1、第 5 章 土的抗剪强度 一、简答题1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？【答】土的抗剪强度可表达为 ， 称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？【答】对于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。3. 何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？【答】（1）土的极限平衡条件： 即或土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为 ，且（2）当为无粘性土（ ）时， 或4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是
2、剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？【答】因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大 ，但是它小于该面上的抗剪强度 ，所以该面上不会发生剪切破坏。剪切破坏面与小主应力作用方向夹角5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。【答】直剪试验土样的应力状态： ；三轴试验土样的应力状态： 。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为 9006. 试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。【答】直剪试验 三轴压缩试验试验方法 试验过程 成果表达 试验方法 试验过程 成果表达快剪 试样施加竖向压力后，立即 ，不固结不
3、排水三轴试验，试样在施 ，(Q-test, quick shear test)快速（0.02mm/min）施加水平剪应力使试样剪切简称不排水试验(UU-test, unsolidation undrained test)加围压和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门固结快剪(consolidated quick shear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏，固结不排水三轴试验，简称固结不排水试验(CU-test, consolidation undrained test)试样在施加围压时打开排水阀门，允
4、许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏，慢剪(S-test, slow shear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，则以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切，固结排水三轴试验，简称排水试验(CD-test, consolidation drained test)试样在施加围压时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件，下施加竖向压力至试件剪切破坏目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。但直剪试验
5、方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件。由于试验时的排水条件是影响粘性土抗剪强度的最主要因素，而三轴仪能严格控制排水条件，并能通过量测试样的孔隙水压力来求得土的有效应力强度指标。如有可能，宜尽量采用三轴试验方法来测定粘性土的抗剪强度指标。各种试验方法的实用性：抗剪强度指标的取值恰当与否，对建筑物的工程造价乃至安全使用都有很大的影响，因此，在实际工程中，正确测定并合理取用土的抗剪强度指标是非常重要的。对于具体的工程问题，如何合理确定土的抗剪强度指标取决于工程问题的性质。一般认为，地基
6、的长期稳定性或长期承载力问题，宜采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标，以有效应力法进行分析；而饱和软粘土地基的短期稳定性或短期承载力问题，宜采用三轴不固结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。对于一般工程问题，如果对实际工程土体中的孔隙水压力的估计把握不大或缺乏这方面的数据，则可采用总应力强度指标以总应力法进行分析，分析时所需的总应力强度指标，应根据实际工程的具体情况，选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如，若建筑物施工速度较快，而地基土土层较厚、透水性低且排水条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验(或直剪仪快剪试验)的结果；如果施工速度较慢，地基土土层
7、较薄、透水性较大且排水条件良好时，可采用三轴固结排水试验(或直剪仪慢剪试验)的结果；如果介于以上两种情况之间，可采用三轴固结不排水试验(或直剪仪固结快剪)的结果。由于三轴试验和直剪试验各自的三种试验方法，都只能考虑三种特定的固结情况，但实际工程的地基所处的环境比较复杂，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，要想在室内完全真实地模拟实际工程条件是困难的。所以，在根据实验资料确定抗剪强度指标的取值时，还应结合工程经验。7. 根据孔隙压力系数 A、B 的物理意义，说明三轴 UU 和 CU 试验中求 A、B 两系数的区别。【答】孔隙压力系数 A 为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压
8、力系数 B 为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。三轴试验中，先将土样饱和，此时 B=1，在 UU 试验中，总孔隙压力增量为：；在 CU 试验中，由于试样在 作用下固结稳定，故，于是总孔隙压力增量为：8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？【答】 （1）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力 相关，随着 的增大而提高。9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些？【答】 （1）土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些
9、性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；（2）当前所处的应力状态；（3）试验中仪器的种类和试验方法；（4）试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？【答】 （1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点 ，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面，且破裂角 。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力 作用面成 角任意方向平面上的法向正应力和剪应力为：， ，要使该平面上的剪应力达到最大值，必须使 ，即 。所以，土体中最大剪应力作用面与大主应力作用面的夹角是 。显然， ，所以土体的
10、最大剪应力面不是剪切破裂面。 （2）对于饱和软粘土，在不排水条件下，其内摩擦角 ，此时 成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用？【答】直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、现场十字板剪切试验若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水条件又较佳时（如粘土层中夹砂层），则可以采用固结排水或慢剪试验结果；如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或固结快剪试验结果；由于实际加荷情况和土的性
11、质是复杂的，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？【答】砂性土的抗剪强度表达式： ；粘性土的抗剪强度表达式：。同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为它受到试验方法特别是排水条件不同的影响。13. 土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定? 【答】土的抗剪强度指标：土的粘聚力 、土的内摩擦角 。室内试验有：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。14. 三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方
12、法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？【答】三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为不固结不排水剪.固结不排水剪和固结排水剪三种试验方法。工程应用时，当地基土的透水性和排水条件不良而施工速度较快时，可选用不固结不排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时，可选用固结排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件及施工速度界于两者之间时，可选用固结不排水剪切试验指标。15. 简述直剪仪的优缺点。【三峡大学 2006 年研究生入学考试试题】【答】优点：简单易行，操作方便；缺点：不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。试件内的应力复
13、杂，剪切面上受力不均匀，试件先在边缘剪破，在边缘发生应力集中现象。在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未能考虑。人为限定上下盒的接触面为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面。二、填空题1. 土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的_ _ _。2. 无粘性土的抗剪强度来源于_ _。3. 粘性土处于应力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为 。4. 粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式 ，有效应力的表达式 。5. 粘性土抗剪强度指标包括 、 。6. 一种土的含水量越大，其内摩擦角越 。7. 已知土中某点 ， ，该点最大剪应力值为 ，与主应力的夹角为 。8. 对于饱和粘性土，若其无
14、侧限抗压强度为 ，则土的不固结不排水抗剪强度指标。9. 已知土中某点 ， ，该点最大剪应力作用面上的法向应力为 ，剪应力为 。10. 若反映土中某点应力状态的莫尔应力圆处于该土的抗剪强度线下方，则该点处于_状态。【湖北工业大学 2005 年招收硕士学位研究生试题】11. 三轴试验按排水条件可分为 、 、 三种。12. 土样最危险截面与大主应力作用面的夹角为 。13. 土中一点的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于 状态。14. 砂土的内聚力 （大于、小于、等于）零。1. 抗剪强度2. 土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力3. 4. ；5. 粘聚力 ；内摩擦角6. 小7.
15、；【解题过程】 ，当 时， 最大。8. 9. ；【解题过程】当 时， 最大，此时，10. 稳定11. 不固结不排水三轴试验（不排水试验）；固结不排水三轴试验（固结不排水试验）；固结排水三轴试验（排水试验）12. 13. 极限平衡14. 等于三、选择题1若代表土中某点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点 ( )。(A)任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度(B)某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度(C)在相切点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度(D)在最大剪应力作用面上，剪应力正好等于抗剪强度2. 土中一点发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用面的夹角为( )。(A) (B)
16、(C) (D)3. 土中一点发生剪切破坏时，破裂面与大主应力作用面的夹角为( )。(A) (B) (C) (D)4. 无粘性土的特征之一是( )。 (A)塑性指数 (B)孔隙比 (C)灵敏度较高 (D)粘聚力 5. 在下列影响土的抗剪强度的因素中，最重要的因素是试验时的( )。(A)排水条件 （B）剪切速率 (C)应力状态 (D)应力历史6下列说法中正确的是( )(A)土的抗剪强度与该面上的总正应力成正比(B)土的抗剪强度与该面上的有效正应力成正比(C)剪切破裂面发生在最大剪应力作用面上(D)破裂面与小主应力作用面的夹角为7. 饱和软粘土的不排水抗剪强度等于其无侧限抗压强度试验的（ ）。(A)
17、2 倍 (B)1 倍 (C)1/2 倍 (D)1/4 倍8. 软粘土的灵敏度可用（ ）测定。 (A)直接剪切试验 (B)室内压缩试验 (C)标准贯入试验 (D)十字板剪切试验9饱和粘性土的抗剪强度指标（ ）。(A)与排水条件有关 (B)与基础宽度有关(C)与试验时的剪切速率无关 (D)与土中孔隙水压力是否变化无关10. 通过无侧限抗压强度试验可以测得粘性土的（ ）。(A) 和 (B) 和 (C) 和 (D) 和 11. 土的强度破坏通常是由于（ ）。(A)基底压力大于土的抗压强度所致(B)土的抗拉强度过低所致(C)土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致(D)在最大剪应力作用面上发生剪切破坏所致1
18、2（ ）是在现场原位进行的。(A)直接剪切试验 (B)无侧限抗压强度试验(C)十字板剪切试验 (D)三轴压缩试验13. 三轴压缩试验的主要优点之一是（ ）。(A)能严格控制排水条件 (B)能进行不固结不排水剪切试验(C)仪器设备简单 (D)试验操作简单14. 无侧限抗压强度试验属于（ ）。(A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)固结快剪15. 十字板剪切试验属于（ ）。(A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪16. 十字板剪切试验常用于测定（ ）的原位不排水抗剪强度。(A)砂土 (B)粉土 (C)粘性土 (D)饱和软粘土17. 当施工进度
19、快.地基土的透水性低且排水条件不良时，宜选择（ ）试验。(A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪18. 三轴压缩试验在不同排水条件下得到的内摩擦角的关系是（ ）。(A) (B) (C) (D)19. 对一软土试样进行无侧限抗压强度试验，测得其无侧限抗压强度为 40kPa，则该土的不排水抗剪强度为（ ）。(A)40kPa (B)20kPa (C)10kPa (D)5kPa20. 现场十字板剪切试验得到的强度与室内哪一种试验方法测得的强度相当？（ ）(A)慢剪 (B)固结快剪 (C)快剪21. 土样在剪切过程中，其应力-应变曲线具有峰值特征的称为（ ）。 (A)加工软
20、化型 (B)加工硬化型 (C)塑性型22. 取自同一土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验，其围压 分别为50、100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（ ）。 (A) 越大，强度越大 (B) 越大，孔隙水压力越大，强度越小(C)与 无关，强度相似 23. 一个密砂和一个松砂饱和试样，进行三轴不固结不排水剪切试验，试问破坏时试样中的孔隙水压力有何差异？（ ） (A)一样大 (B)松砂大 (C)密砂大24. 下列叙述中，正确的是( )。(A)土的强度破坏是由于土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致(B)土体发生强度破坏时，破坏面上的剪应力达到最大值 (C)土的抗剪强度就是土体中剪应力
21、的最大值(D)粘性土和无粘性土具有相同的抗剪强度规律25. 下面说法中，正确的是( )。(A)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于极限平衡状态(B)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相切时，土体处于弹性平衡状态(C)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相割时，说明土体中某些平面上的剪应力超过了相应面的抗剪强度(D)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于剪坏状态26. 在直剪试验中，实际土样剪切面上的正应力： (A)始终不变 (B)逐渐减小 (C)逐渐增大27. 下面有关直接剪切试验的叙述中，正确的是( )。(A)土样沿最薄弱的面发生剪切破坏 (B)剪切面上的剪应力分布不均匀(C)剪切面上的剪应力分布均
22、匀 (D)试验过程中，可测得孔隙水压力28. 土的强度实质上是土的抗剪强度，下列有关抗剪强度的叙述正确的是( )。(A)砂土的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的(B)粉土、粘性土的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的(C)粉土的抗剪强度是由内摩擦力形成的(D)在法向应力一定的条件下，土的粘聚力越大，内摩擦力越小，抗剪强度愈大29. 下面有关三轴压缩试验的叙述中，错误的是( )。(A)三轴压缩试验能严格地控制排水条件(B)三轴压缩试验可量测试样中孔隙水压力的变化(C)试验过程中，试样中的应力状态无法确定，较复杂(D)破裂面发生在试样的最薄弱处30. 三轴试验时，最小主应力方向和破裂面的夹角为(A)
23、 (B) (C)31. 无侧限抗压强度试验适用于( )的抗剪强度指标的测定。(A)砂土 (B)粘性土 (C)粉土 (D)饱和粘性土32. 饱和粘性土的抗剪强度指标( )。(A)与排水条件无关 (B)与排水条件有关(C)与土中孔隙水压力的变化无关 (D)与试验时的剪切速率无关33. 粘性土抗剪强度表达式为： 指出下面几项中，全部是土的抗剪强度指标的是( )。(A) 、c (B) 、 (C)c、 (D) 、34. 在厚度较大的饱和软粘性土层上修建筒仓建筑时，对土的抗剪强度宜采用（ ）(A)不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)排水剪35. 在饱和粘土三轴不排水试验中，围压 越大，则测出的不排水强度（
24、 ）。(A)越大 (B)越小 (C)不变36.直剪试验土样的破坏面在上下剪切盒之间，三轴试验土样的破坏面？（ ）【湖北工业大学 2005 年招收硕士学位研究生试卷】(A)与试样顶面夹角呈 面 (B)与试样顶面夹角呈 (C)与试样顶面夹角呈37. 饱和粘性土的不固结不排水强度主要取决于( )【三峡大学 2006 年研究生入学考试试题】 (A) 围压大小 (B)土的原有强度 (C)孔隙压力系数大小 (D)偏应力大小四、判断改错题1. 直接剪切试验的优点是可以严格控制排水条件，而且设备简单.操作方便。2. 砂土的抗剪强度由摩擦力和粘聚力两部分组成。3. 十字板剪切试验不能用来测定软粘土的灵敏度。4.
25、 对饱和软粘土，常用无侧限抗压强度试验代替三轴仪不固结不排水剪切试验。5. 土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。6. 在实际工程中，代表土中某点应力状态的莫尔应力圆不可能与抗剪强度包线相割。7. 当饱和土体处于不排水状态时，可认为土的抗剪强度为一定值。8. 除土的性质外，试验时的剪切速率是影响土体强度的最重要的因素。9. 在与大主应力面成 的平面上剪应力最大，故该平面总是首先发生剪切破坏。10. 破裂面与大主应力作用线的夹角为 。11.对于无法取得原状土样的土类，如在自重作用下不能保持原形的软粘土，其抗剪强度的测定应采用现场原位测试的方法进行。12.对施工速度很快的砂土地基，宜采用三轴仪不
26、固结不排水试验或固结不排水试验的强度指标作相关的计算。13.由不固结不排水剪切试验得到的指标 称为土的不排水抗剪强度。14.工程上天然状态的砂土常根据标准贯入试验锤击数按经验公式确定其内摩擦角 。1. ,不能严格控制排水条件。2. ，砂土没有粘聚力。3. ，可以测灵敏度。4. 。5. 。6. 。7. 。8. ，改“剪切速率”为“排水条件”。9. ，在 的平面上剪应力虽然为最大，但相应的抗剪强度更大。10. ，应为 。11. 。12. ，砂土透水性大，通常只进行排水剪试验。13. 。14. 。五、计算题1. 已知地基土的抗剪强度指标 ， ，问当地基中某点的大主应力，而小主应力 为多少时，该点刚好
27、发生剪切破坏？解：2. 已知土的抗剪强度指标 ， ，若作用在土中某平面上的正应力和剪应力分别为 . ，问该平面是否会发生剪切破坏？解：因为 ，所以该平面会发生剪切破坏。3. 对某砂土试样进行三轴固结排水剪切试验，测得试样破坏时的主应力差，周围压力 ，试求该砂土的抗剪强度指标。解：4. 一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，施加周围压力 ，试样破坏时的主应力差 ，测得孔隙水压力 ，整理试验成果得有效应力强度指标 . 。问：（1）破坏面上的法向应力和剪应力以及试样中的最大剪应力为多少？（2）为什么试样的破坏面发生在 的平面而不发生在最大剪应力的作用面？解： （1）（2）破坏面上在最大剪应力
28、作用面上5. 一正常固结饱和粘性土样在三轴仪中进行固结不排水剪切试验，试件在周围压力作用下，当通过传力杆施加的竖向压力 达到 200kPa 时发生破坏，并测得此时试件中的孔隙水压力 。试求土地有效粘聚力 和有效内摩擦角 .破坏面上的有效正应力 和剪应力 。解：正常固结饱和粘性土进行固结不排水剪切试验时， 。破坏面上的有效正应力和剪应力分别为：7. 一饱和粘性土试样进行固结不排水剪切试样，施加的周围压力 ，试样破坏时的主应力差 。已知土的粘聚力 ，内摩擦角 ，是说明为什么试样的破坏面不发生在最大剪应力的作用面？解： 8. 从饱和粘性土层中取出土样加工成三轴试样，由固结不排水试验得 ，。若对同样的
29、土样进行不固结不排水试验，当试样放入压力室时测得初始孔隙水压力 ，然后关闭排水阀，施加周围压力 ，随后施加竖向压力至试样破坏，测得破坏时的孔隙压力系数 ，求此试样的不排水抗剪强度 。解： 根据土的极限平衡条件：即将 . . 代入上式，得解得9. 某土的压缩系数为 ，强度指标 ， 。若作用在土样上的大小主应力分别为 和 ，问该土样是否破坏？若小主应力为 ，该土样能经受的最大主应力为多少？解： 破裂角（不会破坏）10. 已知地基中一点的大主应力为 ，地基土的粘聚力和内摩擦角分别为 和 。求该点的抗剪强度 。11. 某完全饱和土样，已知土的抗剪强度指标为 ，； ， ； ， ，则：（1）若该土样在 作
30、用下进行三轴固结不排水剪切试验，则破坏时的约为多少？（2）在 ， ， 时土样可能破裂面上的剪应力是多少？土样是否会破坏？（1）（2）破裂角：（不会破坏）12. 某饱和粘性土由无侧限抗压强度试验测得其不排水抗剪强度 ，如对同一土样进行三轴不固结不排水试验，问：（1）若施加围压 ，轴向压力 ，该试样是否破坏？（2）施加围压 ，若测得破坏时孔压系数 ，此时轴向压力和孔压多大？（3）破坏面与水平面的夹角。（1） （不会破坏）（2）（3）13.在一软土地基上修筑一土堤，软土的不排水强度参数 ， ，土堤填土的重度为 ，试问土堤一次性堆高最多能达到几米？（设控制稳定安全系数伟 2.0，太沙基承载力公式中 ）
31、14.某粘土试样在 的三轴室压力作用下完全排水固结，然后关闭排水阀门，将三轴室压力升至 ，再增加偏压力 直至试样破坏。已知该试样的有效粘聚力 ，有效内摩擦角 ，孔隙压力系数 ， ，试确定破坏时的偏应力 。解： ，根据土的极限平衡条件，有 即 将 代入上式，得15.某饱和软土地基， ， ， ， ，静止侧压力系数 ，地下水位在地基表面处。今在地基上大面积堆载，试求地基中距地面 5 米深度处.与水平面成 550角的平面上且当土的固结度达到90%时，土的抗剪强度是多少？强度的净增长值为多少？解： 堆载前 堆载后且当固结度达 90%时 16.已知饱和粘性土地基的有效重度为 ，静止侧压力系数为 ，有效粘聚
32、力为 ，有效内摩擦角为 ，地下水位与地面齐平。当地面承受宽度为 的均布条形荷载 时，荷载中心点下深度为 的 点在不排水条件下剪切破坏，此时，孔隙水压力值为 。（1）绘出点 在原始应力状态下和破坏时的总应力圆和有效应力圆，以及相应的莫尔破坏包线示意图；（2）证明该地基土的不排水抗剪强度 的表达式可以写成：提示：地基中任一点由 引起的附加主应力为：式中 该点到均布条形荷载两端的夹角。2）17.在某饱和粘性土地表瞬时施加一宽度为 的均不条形荷载 ，引起荷载中心线下 深度处点 的孔隙水压力增量 。土层的静止侧压力系数 ，饱和重度 ，有效应力指标 ， 。地下水位在地表。试计算点 在时间 和 时是否会发生
33、剪切破坏。解：时：（不会破坏）时：（不会破坏）18. 某土样进行直剪试验，在法向压力为 100、200、300、400kPa 时，测得抗剪强度分别为 52、83、115、145kPa，试求：（a）用作图法确定土样的抗剪强度指标 c 和 ；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向应力为 260kPa，剪应力为 92 kPa，该平面是否会剪切破坏？为什么？解： （a）用作图法（如上图）土样的抗剪强度指标 c=20kPa 和（b）所以， 未破坏。19. 某饱和黏性土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度 ，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验，施加周围压力 ，试问土样将在多大的轴向压力作用下发生破坏？解
34、： 思考：破坏线是一水平直线，即在剪应力最大的作用平面上发生剪切破坏(特殊)(参见书 P192，公式 7-14)20. 某黏土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时的孔隙水压力为 ，两个试件的试验结果为：试件：试件：试求：（a）用作图法确定该黏土试样的 ；（ b）试件破坏面上的法向有效应力和剪应力；（c）剪切破坏时的孔隙水压力系数 A。解：（a）用作图法(见下图)确定该黏土试样的（c）在固结不排水试验中， ，于是有(见 P195 公式 7-29)21. 某饱和黏性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得 ，如果这个试件受到 和 的作用，测得孔隙水压力 ，问该试件是否会破坏？为什么？解：，所以，不会
35、破坏。22. 某正常固结饱和黏性土试样进行不固结不排水试验得 ，对同样的土进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标 ，如果试样在不排水条件下破坏，试求剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。解：对于不固结不排水，见下图，知 对于固结不排水，见上图，知 第 7 章 土压力 一、简答题1. 静止土压力的墙背填土处于哪一种平衡状态？它与主动、被动土压力状态有何不同？【答】静止土压力时墙背填土处于弹性平衡状态，而主动土压力和被动土压力时墙背填土处于极限平衡状态。2. 挡土墙的位移及变形对土压力有何影响？【答】挡土墙在侧向压力作用下，产生离开土体的微小位移或转动产生主动土压力；当挡土墙的位移的移动或转动挤向土
36、体产生被动土压力。3. 分别指出下列变化对主动土压力和被动土压力各有什么影响？（1）内摩擦角 变大；（2）外摩擦角 变小；（3）填土面倾角 增大；（ 4）墙背倾斜（俯斜）角 减小。序号 影响因素 主动土压力 被动土压力1 内摩擦角 变大 减小 增大2 外摩擦角 变小 增大 减小3 填土面倾角 增大 增大 减小4 墙背倾斜（俯斜）角 减小 减小 增大4. 为什么挡土墙墙后要做好排水设施？地下水对挡土墙的稳定性有何影响？【答】如果挡土墙墙后没有考虑排水设施或因排水不良，就将使墙后土的抗剪强度降低，导致土压力的增加。此外，由于墙背积水，又增加了水压力。这是造成挡土墙倒塌的主要原因。5. 土压力有哪几
37、种？影响土压力的各种因素中最主要的因素是什么？【答】 （1）主动土压力、静止土压力、被动土压力；（2）挡土墙的位移方向及大小。6. 试阐述主动、静止、被动土压力的定义和产生的条件，并比较三者的数值大小。【湖北工业大学 2005 年招收硕士学位研究生试题、长安大学 2005、2006 年硕士研究生入学考试试题（A 卷） 】 【答】主动土压力是挡土墙在土压力作用下向前转动或移动，墙后土体向下滑动，达一定位移时，墙后土体处于（主动）极限平衡状态，此时墙背上作用的土压力，用 表示。静止土压力是当挡土墙在土压力作用下无任何移动或转动，土体处于静止的弹性平衡状态时，此时墙背所受的土压力为静止土压力，用 表
38、示。被动土压力是挡土墙的在外部荷载作用下向填土方向移动或转动时，墙挤压土体，墙后土压力逐渐增大，达到某一位移量时，墙后土体开始上隆，作用在挡土墙上的土压力达最大值，此时作用在墙背的土压力称为被动土压力 。7. 库仑土压力理论的基本假定是什么？【长安大学 2005、2006、2007 年硕士研究生入学考试试题（A 卷） 】 【答】库伦土压力理论的基本假定有：墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力 ） ；滑动破坏面为一平面；滑动土楔体视为刚体。8. 比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件。 【答】朗肯理论假定挡土墙的墙背竖直、光滑，墙后填土表面水平且延伸到无限远处，适用于粘性土和无粘性土
39、。库仑理论假定滑裂面为一通过墙踵的平面，滑动土楔体是由墙背和滑裂面两个平面所夹的土体所组成，墙后填土为砂土。适用于各类工程形成的不同的挡土墙，应用面较广，但只适用于填土为无粘性土的情况。9. 何为重力式挡土墙？【答】一般由块石、毛石或混凝土材料砌筑，强身截面较大，依靠墙身自重抵抗土压力引起的倾覆弯矩。10. 在哪些实际工程中，会出现主动、静止或被动土压力的计算？试举例说明。 【华南理工大学 2006 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷】 【答】堤岸挡土墙所受的是主动土压力；地下室外墙所受到的土压力，通常可视为静止土压力；拱形桥桥台所受到的一般为被动土压力，二、填空题1. 挡土墙后的填土因自重或外
40、荷载作用对墙背产生的侧向压力称 。 【同济大学土力学 99 年试题】2. 朗肯土压力理论的假定是 、 。3. 人们常说朗肯土压力条件是库仑土压力条件的一个特殊情况，这是因为此时 、 三者全为零。4. 库伦土压力理论的基本假定为 、 、 。5. 当墙后填土达到主动朗肯状态时，填土破裂面与水平面的夹角为 。6. 静止土压力 属于 平衡状态，而主动土压力 及被动土压力 属于 平衡状态，它们三者大小顺序为 。7. 地下室外墙所受到的土压力，通常可视为 土压力，拱形桥桥台所受到的一般为 土压力，而堤岸挡土墙所受的是 土压力。8. 朗肯土压力理论的基本出发点是根据半无限土体中各点应力处于 状态，由 平衡条
41、件求解土压力。9. 挡土墙达到主动土压力时所需的位移 挡土墙达到被动土压力时所需的位移。10. 在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量 a 与产生被动土压力所需的墙身位移量 p 的大小关系是_。 【三峡大学 2006 年研究生入学考试试题】1. 土压力2. 墙背光滑、直立、填土面水平3. （墙背垂直） （墙背光滑） （填土面水平）4. 墙后填土是理想的散粒体（粘聚力 ） 滑动破坏面为一平面 滑动土楔体视为刚体5. 6. 弹性 极限 7. 静止 被动 主动8. 极限平衡9. 小于10. a静止土压力主动土压力，是否这三种土压力都是极限状态的土压力?如果不是，哪种土压力是属于弹性状态的土压力
42、?( )(A)都是极限状态 (B)主动土压力是弹性状态 (C)静止土压力是弹性状态29. 若挡土墙的墙背竖直且光滑，墙后填土面水平，粘聚力 c=0，采用朗肯解和库仑解，得到的主动土压力有何差异?( )(A)朗肯解大 (B)库仑解大 (C)相同30. 如果在外力作用下，墙推挤土体，使土体达到极限平衡状态，这时作用在墙上的土压力是何种土压力？( )(A)被动土压力 (B)主动土压力 (C)静止土压力四、判断改错题1. 当挡土墙向离开土体方向移动或转动时，作用在墙背上的土压力就是主动土压力。2. 作用在地下室外墙上的土压力也可以按被动土压力计算。3. 按哪一种土压力（主动、静止或被动土压力）计算完全
43、取决于挡土墙的位移方向（向前、静止不动或向后位移） 。4. 静止土压力强度 等于土在自重作用下无侧向变形时的水平向自重应力 。5. 朗肯土压力理论的基本假设是：墙背直立、粗糙且墙后填土面水平。6. 按朗肯土压力理论计算主动土压力时，墙后填土中破裂面与水平面的夹角为。7. 墙后填土愈松散，其对挡土墙的主动土压力愈小。8. 墙背和填土之间存在的摩擦力将使主动土压力减小、被动土压力增大。9. 库伦土压力理论假设墙后填土填土中的滑动破裂面是平面，且通过墙踵。10. 库伦土压力理论可以计算墙后填土为成层土的情况。11. 挡土墙墙背倾角 愈大，主动土压力愈小。12. 墙后填土的固结程度越高，作用在墙上的总
44、推力就越大。13. 库仑土压力理论假定土体的滑裂面是平面，计算结果主动土压力偏差较小而被动土压力偏差较大。 14. 库仑土压力理论的计算公式是根据滑动土体各点的应力均处于极限平衡状态而导出的。 15. 墙后填土的固结程度越高，作用在墙上的总推力就越大。 16. 朗肯土压力理论是库伦土压力理论的一种特殊情况。 17. 朗肯土压力理论假定墙面光滑，其结果偏于保守。1. ，只有在位移量大到使墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背的才是主动土压力。2. ，地下室外墙受楼盖和基础底板的约束，位移很小，故一般按静止土压力计算。3. ，不仅与位移方向有关，还与位移大小（或墙后土体所处的应力状态）有关。4.
45、。5. ，改“粗糙”为“光滑”。6. ，夹角应为 。7. ，与密实填土相比，松散填土虽然重度会小一些，但抗剪强度指标减小更多，故总得来看会使主动土压力增大。8. 。9. 。10. ，库仑土压力理论在理论上只适用于均匀的无粘性填土。11. ， 愈大， 愈大。12. ，改“越大”为“越小”。五、计算题1. 试计算图 8-1 所示地下室外墙上的土压力分布图、合力大小及其作用点位置。图 8-1 .解：地下室外墙按静止土压力计算（近似取 ）在墙底的静止土压力强度为：静止土压力：静止土压力 作用在距墙底的距离 为：静止土压力分布如图 8-1 所示2. 某挡土墙高 5m，墙背竖直光滑，填土面水平， 、 、。
46、试计算：该挡土墙主动土压力分布、合力大小及其作用点位置；若该挡土墙在外力作用下，朝填土方向产生较大的位移时，作用在墙背的土压力分布、合力大小及其作用点位置又为多少？解：主动土压力系数：在墙底处的主动土压力强度为：临界深度：主动土压力：主动土压力 作用在距墙底的距离 为：被动土压力系数：在墙底处的被动土压力强度为：被动土压力：被动土压力 距墙底距离 为：土压力分布图如图 8-2、8-3 所示。3. 某挡土墙墙后填土为中密粗砂， ； ， ， ，墙高 4.5m，墙背与竖直线的夹角 ，试计算该挡土墙主动土压力 值。解：主动土压力系数：主动土压力：4. 某挡土墙高 6m，墙背竖直光滑，填土面水平，并作用
47、有连续的均布荷载=15kPa，墙后填土分两层，其物理力学性质指标如图 8-2 所示，试计算墙背所受土压力分布、合力及其作用点位置。图 8-2 图 8-35. 某挡土墙高 5m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土重度 ， ，试确定：（1）主动土压力强度沿墙高的分布；（2）主动土压力的大小和作用点位置。解：在墙底处的主动土压力强度按朗肯土压力理论为主动土压力为临界深度 主动土压力 Ea作用在离墙底的距离为：7. 某挡土墙高 6m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土分两层，第一层为砂土，第二层为粘性土，各层土的物理力学性质指标如图 8-4 所示，试求：主动土压力强度，并绘出土压力沿墙高分布图。图 8-4图 8-5.解：计算第一层填土的土压力强度第二层填土顶面和底面的土压力强度分别为8. 某挡土墙高 6m，墙背直立、光滑、墙后填土面水平，填土重度 ，
